辽宁中部平原耕地生产潜力及人口承载力的研究

贾树海，王 晋，潘锦华，马 月，邱志伟，沈玉玉

(1.沈阳农业大学 土地与环境学院，辽宁 沈阳 110161;2.辽宁省国土资源调查规划局，辽宁 沈阳 110032)

随着人口的迅速增长，资源、环境、人口三者的矛盾日益尖锐。自然资源中最根本的是土地资源，人口不断增长，而土地面积却是有限的，全世界绝大多数地区的人均耕地面积都呈现下降趋势。因而，提高土地生产潜力和土地人口承载量成为众所瞩目的问题。人口承载力是指一定区域在未来时间尺度上，以预期的技术、经济发展水平及与此相适应的物质生活水准为依据，利用其自身土地资源所能持续、稳定供养的人口数量。它综合地反映出了区域土地、人口与粮食间的关系。国内部分省市已经开展了这方面的研究［1-2］，这对于制定当地适宜的土地政策与人口政策，确保粮食的安全供应和人民生活水平的提高具有十分重要意义。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

辽宁省中部平原区介于辽东、辽西山地丘陵区之间，属松辽平原南端，由辽河及其支流冲积而成，地处121°34′-125°06′E，39°55′-43°29′N。东西最大横距约110 km，南北最大纵距约230 km。包括沈阳、锦州、铁岭、辽阳、营口、盘锦等6市。该区属于亚热带季风气候带，全年平均气温为7.9～9.5℃，年降水量为567.7～722 mm，无霜期为165～188 d，≥10℃积温3 000～3 400℃，地表水资源丰富，水利设施完善，全省中型以上排灌站和0.7万hm2以上灌区主要分布在中部平原区，为农业生产旱涝保收提供了保障，是辽宁的重要商品粮食基地，也是国家东北商品粮基地的重要组成部分。

1.2 灰色系统预测模型

灰色系统是指信息不完全确知的系统，它介于白色系统与黑色系统之间。灰色系统预测的主要特点在于可处理小样本、短序列建模问题，克服了统计回归分析方法需要大样本序列的弊端［3］。耕地面积与人口数量的变化过程受到自然、经济、社会等多种因素的影响，包含确定因素，也包含不确定因素，因此可看作一个灰色系统。采用 GM(1，1)累加生成的数列模型进行预测，设数列为所要预测的某项指标的原始数据，并对原始数据进行一次累加，得到新的数列。用微分方程求解得出预测模型函数:

式中:b、a为参数，采用最小二乘法估计。

2 结果与分析

2.1 耕地面积预测

由于该区建筑用地增加占用耕地，导致耕地减少，虽然辽宁省实施耕地占补平衡的政策，但是由于该区的耕地后备资源紧缺，只能采取在辽西或辽东实施异地占补，因此辽宁省中部平原区的耕地面积呈现下降的趋势 (表1)。采用灰色系统模型GM(1，1)对其耕地面积进行预测，并进行模拟值与其实际值间相对误差的计算，发现实际值与模拟值很接近，其相对误差均在0.26%以下。经精度检验，后验差比值 (C)为 0.399，概率 (P)为1.00，前者达到了2级精度检验标准［4］，后者达到1级精度检验标准 (表2)。表明耕地面积预测模型可信度较高，利用该模型预测，到2020和2030年时，全区耕地面积分别为134.52万 hm2和132.82万hm2。

表1 辽宁省中部平原区粮食作物面积实际值与模拟值的比较 万hm2

表2 灰色预测模型精度检验等级的标准

2.2 粮食作物单产预测

辽宁省中部平原区2000-2007年耕地粮食平均单产 (表3)表明，其粮食单产虽然在2004和2006年略有下降，但总体上呈现出上升的趋势。采用灰色系统模型GM(1，1)进行粮食平均单产量的预测，其实际值与模拟值间的相对误差在0～0.95%范围内，C为0.126，P为1，均达到了1级精度检验标准 (表2)。表明耕地面积预测模型可信度较高，利用该模型预测，到2020和2030年时，全区耕地粮食平均单产分别为7 238.90 kg·hm-2和 7 423.30 kg·hm-2。

2.3 粮食作物比例预测

粮食作物的播种面积占农作物总播种面积的比例，除了取决于粮食需求量多少之外，还与市场经济关系密切。辽宁省中部平原区的经济作物主要有棉花、油料 (主要是花生)、烤烟、甜菜等。并且它们在省内农业生产中所占比重不大，发展比较稳定，粮食作物比例一直稳定在70% ～80% (表4)，预计未来20年全区粮食播种面积比例将稳定在70%左右。

表3 辽宁省中部平原区粮食单产实际值与模拟值的比较 kg·hm-2

表4 辽宁省中部平原区2000-2007年粮食作物的面积及比例

2.4 耕地生产潜力预测

根据上述耕地面积、粮食平均单产量、粮食作物播种面积的比例预测结果，计算耕地生产潜力。预计到2020和2030年全区耕地生产潜力分别为973.75万 t和 985.97 万 t。

2.5 人口动态预测

2.5.1 人口增长率法

根据基准年的人口基数、人口出生率和人口死亡率推算未来人口［5］。辽宁省中部平原区2000-2007年的人口出生率和人口死亡率见表5，现阶段年均人口出生率和人口死亡率分别为8.27‰和5.50‰，并假定该地区人口今后仍按此平均增长率继续增长，采用下列公式预测人口数量:

Y=P o ×［1+(m-n)］t。

式中 :Y预测年人口;P o预测基准年人口 ;t预测时间段;m平均出生率;n平均死亡率。

利用上述方法预测得出2020和2030年全区总人口将分别达到1 933.11万人和1 984.16万人。

表5 辽宁省中部平原区1999-2007年人口的自然增长率

2.5.2 灰色模型预测法

利用表4中2000-2007年全区总人口的数据，采用灰色系统模型GM(1，1)预测全区总人口的增长，并对其预测模型进行精度检验，发现C为0.222，达到了1级精度检验标准。说明GM(1，1)人口预测模型可信度高，利用该模型预测，到2020和2030年时，全区总人口分别为1 958.11万人和2 032.96万人。

2.5.3 人口预测结果

采用上述2种方法对辽宁省中部平原区未来年份总人口数进行了预测，发现灰色模型法比人口自然增长率法预测结果偏高，但两者预测值间差异不大，在0.14%～2.46%范围内。取其平均值作为该区人口预测值，即到2020和2030年全区总人口将分别达到1 945.61万和2 008.56万人。

2.6 粮食消费水平

人均粮食消费水平是衡量耕地、人口承载力的一个重要指标。随着城乡居民收入水平的提高，生活条件的改善，膳食及营养结构也随之发生了较大的变化。在城乡居民生活水平逐渐提高的情况下，粮食的直接消费量 (如口粮)将不断下降，而间接消费量 (即种子用粮、饲料粮、酿造粮等)则迅速增加。因此，即使辽宁省中部平原区城乡居民在未来年份对口粮的需求呈减少之势，但对肉、蛋、奶、禽类及其它粮食制品的需求量上升，因而粮食总消费量仍是增加的。采用人均粮食消费量作为物质生活水准，其中富裕型为年人均550 kg，小康型为500 kg，温饱型为450 kg［5-7］。以粮食产量作为土地生产能力来推算土地的人口承载量。

计算公式为:土地承载人口数=粮食总产/人均消费粮食。

2.7 人口承载力预测

由前述的辽宁省中部平原区未来年期预测的粮食生产总量、总人口量和年人均粮食消费标准，确定该区人口承载量 (表 6)，表 6中结果显示，2020年土地生产的粮食可供养活人口为富裕型1 770.45万人、小康型1 947.49万人、温饱型2 163.88万人;2030年土地生产的粮食可供养活人口为富裕型1 792.67万人、小康型1 971.93万人、温饱型2 191.04万人。预期到2030年前，全区人均粮食消费水平若以温饱型计算，耕地资源承载的人口率可达111.22%～100.10%，表明粮食的生产量完全可以满足全区居民的温饱需求。若达到小康型粮食消费水平时，耕地资源的人口承载率为109.09%～98.18%，表明粮食的生产量基本可以满足全区居民的小康需求。但若达到富裕型粮食消费水平时，耕地资源仅能提供91.00% ～89.25%的总人口粮食需求量，超载人口175.16万人 ～215.89万人，年缺口粮食87.58万t～118.74万 t。因此，耕地资源的供应与人均粮食的需求存在着一定的矛盾。

表6 辽宁省中部平原区未来年期耕地、人口承载力的预测

3 小结

通过预测认为:2020和2030年辽宁省中部平原区耕地生产潜力分别为973.75万t和985.97万t;2020年、2030年人口总量增长不明显，人口自然增长率维持在一个较低的水平，年均增长6.36万人;2020和2030年全区人均粮食消费水平若以温饱型和小康型计算，粮食的生产量基本可以满足全区居民的需求，若达到富裕型粮食消费水平时，将会超载人口175.16万人和215.89万人，年均缺口粮食87.58万 t和118.74万 t;因此，要保证人人过上富裕生活，耕地资源的供应与人均粮食的需求存在着一定的矛盾，形势不容乐观。

［1］ 陈惠，蔡文华，张春桂，等.福建省粮食作物气候-土壤生产力及人口承载量的研究 ［J］.资源科学，2002，24(1):62-67.

［2］ 徐玉芳，吴伟.浙江省粮食生产能力的评估与分析 ［J］.浙江农业科学，2009(3):441-443.

［3］ 邓聚龙.灰色系统基本方法 ［M］.武汉:华中工学院出版社，1986.

［4］ 朱伟.灰色预测模型及其应用 ［J］.数学杂志，1998(18):133-135.

［5］ 刘巽浩.耕作学 ［M］.北京:中国农业出版社，1994.

［6］ 杨改河.西藏土地资源生产能力及人口承载量研究 ［M］.拉萨:西藏人民出版社，1996:22-36.

［7］ 吴素霞，毛任，李红军.石家庄地区耕地与人口数量变化动态及其预测 ［J］.干旱地区农业研究，2005，23(3):8-12.